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La determinazione della velocità media in una sezione fluviale mediante approccio entropico

Informazioni tesi

  Autore: Grazia Anna Maria Mazzitelli
  Tipo: Tesi di Laurea
  Anno: 2005-06
  Università: Università degli Studi di Perugia
  Facoltà: Ingegneria
  Corso: Ingegneria per l'Ambiente e il Territorio
  Relatore: Corrado Corradini
  Lingua: Italiano
  Num. pagine: 160

Nel presente studio è stato affrontato il problema della determinazione della velocità media nella sezione di un corso d’acqua naturale attraverso l’applicazione di vari approcci di calcolo: l’approccio entropico di Chiu, il metodo parabolico applicato alle velocità medie e massime delle verticali nella sezione trasversale, il metodo ellissoidico applicato anch’esso sia alle velocità medie sia alle velocità massime.
Sono stati analizzati 16 eventi di piena del fiume Po registrati nella sezione idrometrica di Pontelagoscuro, relativi ad un periodo compreso tra il 1984 ed il 1992, per un totale di 194 verticali campionate.
Le misure coprono valori di portata nell’intervallo 1323,47–4000,92 m3/s con una velocità media che varia nell’intervallo 0,85–1,412 m/s.
Nel tentativo di ridurre l’errore percentuale commesso nella stima della velocità media della sezione a partire dalla conoscenza della sola velocità massima è stato affrontato il problema della ricostruzione dei profili di velocità lungo le verticali di misura per calcolare la velocità media lungo ciascuna verticale e, applicando il metodo velocità-area, ottenere la velocità media dell’intera sezione.
La possibilità di ricostruire in modo semplice ed efficiente il solido di velocità, a partire dal campionamento della sola velocità massima della corrente, è di fondamentale interesse nell’ambito delle problematiche legate al monitoraggio della portata con tecniche tradizionali, ed in particolare durante eventi di piena eccezionali. Infatti, l’applicazione di queste metodologie consente di attuare una tecnica di campionamento che porta a ridurre sia i tempi globali della misura che i pericoli a cui sono sottoposti gli stessi operatori.
Le cinque leggi adottate a tale scopo hanno fornito un valore medio dell’errore percentuale nella stima della velocità media della corrente rispettivamente pari a -1,48% per la relazione di Chiu, -8,22% per la relazione parabolica, -6,7% per la parabola delle velocità massime unitamente alla ricostruzione dei profili di velocità lungo le verticali, del 4,35% per la relazione ellissoidica e del 6,05% per l’applicazione della relazione ellissoidica delle velocità massime unitamente alla ricostruzione del solido di velocità.
Dai confronti effettuati risulta che per sezioni fluviali molto ampie, come quella di Pontelagoscuro, sul fiume Po, risulta più adeguato il metodo ellissoidico rispetto a quello parabolico, sebbene gli errori siano dello stesso ordine di grandezza per quanto riguarda la determinazione delle velocità medie lungo le verticali; essi sono più elevati in prossimità delle sponde, dove si osserva una velocità molto contenuta e quindi poco influente sulla stima della velocità del flusso.
È stata inoltre proposta una procedura di modifica della parabola e dell’ellisse delle velocità medie che ha portato ad una ulteriore riduzione dell’errore nella stima della velocità media della corrente per il metodo parabolico, non per quello ellissoidico.

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INTRODUZIONE 1 INTRODUZIONE La stima della velocità media nelle sezioni di un corso d’acqua naturale è una informazione essenziale per la determinazione della portata e di conseguenza per la gestione della risorsa idrica, per la progettazione di opere idrauliche e per la prevenzione di eventi eccezionali. Due grandezze fondamentali per la determinazione della portata transitante nella sezione trasversale di un corso d’acqua naturale sono la velocità media della corrente e l’area trasversale della sezione. Mentre quest’ultima è ottenuta mediante le informazioni derivanti dal rilievo topografico, la velocità media, la cui misura è ricavata tramite campionamento di punti velocità lungo un numero adeguato di verticali, non è sempre determinabile con facilità. Infatti, negli eventi eccezionali di piena, non è sempre possibile effettuare misure correntometriche, specialmente nella parte inferiore dell’area liquida. In questi casi una grandezza di più semplice determinazione, poiché rilevabile poco sotto la superficie liquida, risulta la velocità massima. Sulla base di queste valutazioni è stata determinata, mediante un approccio entropico probabilistico, una relazione di tipo lineare tra velocità media e massima in una sezione fluviale (Chiu, 1988). Secondo questo approccio il coefficiente di proporzionalità tra queste due grandezze è legato ad un parametro entropico adimensionale M, che è funzione delle caratteristiche morfologiche dell’alveo, della pendenza e della geometria della sezione.

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